高郵凹陷E1F4 烴源巖的生油效率研究

劉丹 湯軍* 梁兵 段宏亮 張昌民

(1.長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100；2.江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225000)

0 引言

蘇北盆地高郵凹陷位于東臺拗陷中部，整體布局呈南斷北超的箕狀斷陷結構。阜四段(E1F4)沉積相主要為深-半深湖，沉積了大套深灰、灰黑色泥巖，夾泥灰?guī)r，油頁巖，使該套有效烴源巖具有良好的生油能力。前人的油源對比分析表明，高郵凹陷戴南組，三垛組和鹽城組的油氣來源主要與阜四段的源巖有關[1,2]。本文在前人研究成果的基礎上，對有機質豐度(TOC)，有機質成熟度(RO)，地層溫度，殘留地層厚度，暗色泥巖厚度等利用主成分分析法(Principal Component Analysis，PCA)確定權重，再通過加權指數疊加法進行疊加分析，以得到油氣形成的有利區(qū)域。

1 阜四段烴源巖生油能力數據準備

為得到更加精確的研究結果，本文綜合前人研究總結出5 個影響因素作為研究油氣富集有利區(qū)域的評價指標[2,3]，分別是X1有機質豐度，X2有機質成熟度，X3暗色泥巖厚度，X4地層溫度，X5殘留地層厚度。本文將把高郵凹陷研究區(qū)域內收集到的68 口井的評價指標作為原始數據。

2 主成分分析法確定權重值

主成分分析法是在保證原始信息不缺失或缺失最少的情況下用少數的不相關的綜合指標表示多數的相互關聯的指標方法[4]。主成分分析法確定權重的思想是將主成分的方差貢獻率作為指標權重，再對該指標在各主成分線性組合中的系數的加權平均歸一化[4]。

運用Spss 軟件中降維模塊中的主成分分析功能處理表1中的評價指標數據， 得到各主成分的方差貢獻率及特征值，如表1 所示，其中根據方差貢獻率大于80%的原則提取前2 個主成分， 兩個主成分的成份矩陣見表2，由表2 可知第一主成分和第二主成分對原來指標的載荷數。

表1 方差貢獻率及特征值

表2 成分矩陣

2.1 指標在各主成分線性組合中的系數

由表1 可知第一主成分的特征值是3.034，第二主成分的特征值是1.007，用表2 中的數據分別除以表1 中的特征值的開方得到的兩個主成分線性組合如公式(1)。第一主成分中X2，X3，X4和X5的系數相當且遠大于X1的系數，說明第一主成分由X2鏡質體反射率，X3暗色泥巖厚度，X4地層溫度，X5殘留地層厚度共同影響。第二主成分中X2，X3，X4和X5系數雖然相當，但是遠小于X1的系數，說明第二主成分主要受X1有機質豐度影響。

2.2 主成分的方差貢獻率

方差貢獻率越大該主成分的重要性就越強，因此方差貢獻率可以看成不同主成分的權重[4]。由表1 知第一主成分的方差貢獻率是60.685，第二主成分的方差貢獻率是20.145。兩個主成分可以取代原來的5 個評價指標，所以兩個主成分的方差貢獻率可看作權重，將評價指標在兩個主成分線性組合中的系數分別與兩個主成分的方差貢獻率相乘并相加，再除以兩個主成分的方差貢獻率之和得到指標權重。

2.3 指標權重的歸一化

因為全部指標的權重之和為1，所以將指標權重歸一化獲得客觀權重Wp= (0.22，0.20，0.19，0.16，0.23)。

由表3 可知，高郵凹陷阜四段地層中，影響烴源巖的生烴能力的因素按權重大小排序，分別為殘留地層厚度，地層溫度，暗色泥巖厚度，有機質成熟度，有機質豐度。從權重數值可看出有機質成熟度，有機質豐度，殘留地層厚度，暗色泥巖厚度，地層溫度對烴源巖的生烴能力的影響百分比相當，說明這些評價指標一起影響烴源巖的生烴能力。

表3 指標權重

3 加權指數疊加法綜合分析

加權指數疊加分析(WIOA)可以將一個通用的評價標準應用于不同的評價數據，從而創(chuàng)建一個綜合分析[5]，即其可以將測量標準不一樣的評價指標轉化為統(tǒng)一標準進行評價分析。這種方法的有效性在于可根據評價指標對產出的相對貢獻，為各個指標圖層及其類分配權重并進行綜合分析。

本文根據對油氣生成影響的重要性，在Arcmap 軟件中編制了有機質成熟度，暗色泥巖厚度，殘留地層厚度，地層溫度，有機質豐度等影響參數的多個專題圖層，并根據其對油氣富集的相對貢獻通過重新分類重新分配了各個評價指標的權重值。利用這種適宜性模型，確定了合適的區(qū)域，其中具有較高值的類別表示蘇北盆地高郵凹陷阜四段地層油氣生成的有利區(qū)域。

圖1 是用本文方法所做的阜四段油氣有利生成區(qū)的等值線圖，從圖中可以看出，邵伯、真武、曹莊和富民地區(qū)是油氣生成最有利地區(qū)， 其次是黃玨、馬家嘴、永安、花莊和周莊地區(qū)。有利油氣形成區(qū)域的分布與現今的油氣分布趨勢基本一致，說明利用主成分分析法與加權指數疊加法相結合分析油氣生成有利區(qū)的合理性和可行性。

圖1 高郵凹陷阜四段生油效率等值線圖

4 結語

本文基于主成分分析法確定了影響高郵凹陷阜四段地層中烴源巖生油因素的權重大小，有機質成熟度，有機質豐度，殘留地層厚度，暗色泥巖厚度，地層溫度對烴源巖的生烴能力的影響相當，均為油氣富集評價的重要影響因素。

通過本文方法確定的有利油氣形成區(qū)域與現今的油氣分布基本一致，邵伯、真武、曹莊和富民地區(qū)是油氣生成最有利地區(qū)，其次是黃玨、馬家嘴、永安、花莊和周莊地區(qū)。